CN103744265A - 改善工艺窗口的光学临近修正方法 - Google Patents

Abstract

一种改善工艺窗口的光学临近修正方法，包括：第一步骤，输入目标图形，对目标图形边进行切割；第二步骤，模拟目标图形，计算第一参数、第二参数和第三参数的初始值；第三步骤，设定参数；第四步骤，根据第一参数的当前值进行修正，得到修正后的图形，并且重新计算以得到更新的第一参数值、更新的第二参数值、以及更新的第三参数值，并且根据计算出修正后的综合误差；第五步骤，判断修正后的综合误差是否不大于最大容许误差，而且判断第四步骤被执行的次数是否等于或者大于最大修正次数；在第五步骤的判断结果是修正后的综合误差大于最大容许误差、且第四步骤被执行的次数小于最大修正次数时，重新执行第四步骤和第五步骤。

Description

改善工艺窗口的光学临近修正方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种改善工艺窗口的光学临近修正（Optical Proximity Correction，简称OPC）方法。

背景技术

随着集成电路技术的不断发展，运算微影已经成为掩模版数据准备和数据验证不可或缺的一部分，在65纳米/55纳米节点，超过一半的掩模版需要引入计算微影方法来进行数据准备和数据验证，而到了20纳米，几乎所有的掩模版都需要应用运算微影。在特征尺寸（CD）不断缩小的趋势下，各种新的更加复杂的RET（解析度增强技术）也应运而生，例如双层次或者多层次曝光，基于模型的辅助图形，像素化曝光广源等，然而基于模型的光学临近修正OPC方法仍然在高端半导体制造中发挥着至关重要的促成者的作用。

在先进图形工艺制程中，精确的特征尺寸CD控制显得尤为重要，基于模型的光学临近修正OPC方法通过准确描述从掩模版、光学、光刻胶以及蚀刻整个过程的光学临近修正OPC模型来预测特征尺寸CD的变化以及图形的失真，从而通过一定的方法补偿特征尺寸CD的变化或者图像失真。在所有工艺条件稳定不变的情况下，光学临近修正OPC模型能够较好的模拟不同图形的成像过程，采用合理的光学临近修正OPC方法就能够确保成像后尺寸的准确控制。当然工艺条件的变化是不可避免的，比如掩模版尺寸的误差、光刻胶厚度的变化、跨层次地形学的影响、曝光能量以及焦距的偏差等等，这些工艺条件的偏移都可能造成最终图形的偏离目标尺寸。

在成像工艺条件中，有两个因素的误差或者条件变化对最终硅片尺寸的影响是可以描述或者量化的，一是掩模版误差，由此引起的硅片特征尺寸CD偏差称为MEEF，它的计算方法如下：

$\mathrm{MEEF}=K*\frac{\left|\mathrm{\ΔW\; aferC\; D}\right|}{\left|\mathrm{\ΔM\; ask\; C\; D}\right|}$

其中K为微影曝光减小因子，MEEF表述单位掩模版尺寸变化对硅片尺寸变化的影响，因此MEEF越小表示硅片图形尺寸对掩模版尺寸变化越不敏感。

第二类工艺条件是曝光能量变化或者偏焦影响，在微影工艺中通常用EL（能量宽度）和阱深来描述；实际微影制程中，阱深往往会成为微影工艺的瓶颈，而影像对比度对阱深得影响很大；当影像对比度高时，图形的阱深相对较大。而影像对比度的高低与光强分布曲线斜率(Illumination density slope，也称为光强变化斜率)有很大关系，当光强变化斜率越大，影像对比度越高，使用Mentor公司的Calibre软件可以测得不同图形的光强度分布并计算光强分布曲线斜率光强变化斜率。

但是，传统的基于模型的光学临近修正OPC方法一般考虑EPE（边缘放置误差）的影响，而没有考虑掩模版尺寸误差，光刻条件偏移等的变化对光学临近修正OPC精确度带来的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种改善工艺窗口的光学临近修正方法，其中在基于模型的光学临近修正OPC过程中，不仅考虑EPE结果对光学临近修正OPC准确度的影响，同时考虑MEEF、影像对比度，综合考虑了掩模版尺寸偏差以及微影过程偏焦对最终硅片图形尺寸的影响，得到的光学临近修正OPC结果在确保一定的准确性的同时，兼顾工艺条件变化对工艺窗口的影响。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种改善工艺窗口的光学临近修正方法，其包括：

第一步骤，用于输入目标图形，并对目标图形边进行切割，并指定切割线段；

第二步骤，用于在未进行光学临近修正情况下模拟目标图形，并计算第一参数的初始值EPE₀、第二参数的初始值MEEF₀、和第三参数的初始值SLOPE₀，并且将第一参数的初始值EPE₀设定为第一参数的当前值；

第三步骤，用于设定光学临近修正的最大修正次数以及最大容许误差，而且设定第一参数的权重因子W_Ｅ、第二参数的权重因子，W_Ｍ、以及第三参数的权重因子W_Ｓ；

第四步骤，用于根据第一参数的当前值进行修正，得到修正后的图形，并且重新计算以得到更新的第一参数值EPE₁、更新的第二参数值MEEF₁、以及更新的第三参数值SLOPE₁，并且将更新的第一参数值EPE₁设定为第一参数的当前值；随后，根据下述公式计算出修正后的综合误差Cindex₁：

Cindex₁=W_Ｅ*EPE₁＋W_Ｍ*（MEEF₁／MEEF₀）＋W_Ｓ*（SLOPE₀／SLOPE₁）。

优选地，所述改善工艺窗口的光学临近修正方法还包括：第五步骤，用于判断修正后的综合误差Cindex₁是否不大于最大容许误差，而且判断第四步骤被执行的次数是否等于或者大于最大修正次数；在第五步骤的判断结果是修正后的综合误差Cindex₁大于最大容许误差、而且第四步骤被执行的次数小于最大修正次数时，重新执行第四步骤和第五步骤；并且在第五步骤的判断结果是修正后的综合误差Cindex₁不大于最大容许误差、或者第四步骤被执行的次数等于或者大于最大修正次数时，结束光学临近修正。

优选地，所述改善工艺窗口的光学临近修正方法还包括：第五步骤，用于判断修正后的综合误差Cindex₁是否不大于最大容许误差；而且在第五步骤的判断结果是修正后的综合误差Cindex₁大于最大容许误差时，重新执行第四步骤和第五步骤；并且在第五步骤的判断结果是修正后的综合误差Cindex₁不大于最大容许误差、或者第四步骤被执行的次数等于或者大于最大修正次数时，结束光学临近修正。

优选地，所述改善工艺窗口的光学临近修正方法还包括：第五步骤，用于判断第四步骤被执行的次数是否等于或者大于最大修正次数；而且在第五步骤的判断结果是第四步骤被执行的次数小于最大修正次数时，重新执行第四步骤S4和第五步骤；并且在第五步骤的判断结果是第四步骤被执行的次数等于或者大于最大修正次数时，结束光学临近修正。

优选地，第一参数表示模拟轮廓与目标图形之间在指定的切割线段上的偏差值，第二参数表示单位掩模版尺寸变化对硅片尺寸变化的影响，第三参数表示光强分布曲线斜率；这个步骤可以采用现有技术中的模拟方法和计算方法。

优选地，在第一步骤中根据指定的规则对目标图形边进行切割。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1至图6示意性地示出了一般的基于模型的光学临近修正OPC处理流程。

图7示意性地示出了根据本发明优选实施例的改善工艺窗口的光学临近修正方法的流程图。

图8和图9示意性地示出了根据本发明优选实施例的光学临近修正OPC结果的具体示例。

图10和图11示意性地示出了根据本发明优选实施例的模拟结果的具体示例。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

目前一般的基于模型的光学临近修正OPC处理流程如下：首先将目标图形10（如图1）进行输入，然后根据一定的规则对目标图形边进行切割成线段，如图2所示；切割好的线段20可以根据一定的计算方法进行偏移或修正，如图3所示；修正前先模拟目标图形的成像结果50（如图5），根据模拟轮廓与目标图形的偏差（EPE）进行修正，修正后再次进行模拟并与目标图形进行比对，如果反复进行数个轮回，得到最终光学临近修正OPC的结果40，如图4所示。可以看出，目前的光学临近修正OPC的修正过程始终以减小偏差值EPE60为目标来进行。

此处的偏差值EPE60指的是模拟轮廓与目标图形之间在某一段切割线段上的偏差值，如图6所示，具体值计算方法有多种，例如取切割线段中间点来计算EPE，以一定的间隔为取样点，取切割线段上EPE的最大值，最小值或平均值等，可以根据实际版图需要决定采取什么方法。

采用上述方法得到的光学临近修正OPC结果并未考虑MEEF与影像对比度的影响，也就是说，上述光学临近修正OPC结果虽然可以得到比较好的准确度（最小的EPE），但是在工艺条件变化的情况下并不一定是最佳的结果。考虑掩模版尺寸偏差以及微影偏焦的影响。由此，本发明的光学临近修正OPC修正过程做出来改进。

具体地说，图7示意性地示出了根据本发明优选实施例的改善工艺窗口的光学临近修正方法的流程图。

如图7所示，根据本发明优选实施例的改善工艺窗口的光学临近修正方法包括：

第一步骤S1：首先输入目标图形（即，目标版图），并根据对目标图形边进行切割(例如，可根据指定的规则对目标图形边进行切割)，并指定切割线段；

第二步骤S2：在未进行光学临近修正情况下模拟目标图形，并计算第一参数的初始值EPE₀、第二参数的初始值MEEF₀、和第三参数的初始值SLOPE₀，并且将第一参数的初始值EPE₀设定为第一参数的当前值；其中，第一参数表示模拟轮廓与目标图形之间在指定的切割线段上的偏差值，第二参数表示单位掩模版尺寸变化对硅片尺寸变化的影响，第三参数表示光强分布曲线斜率；这个步骤可以采用现有技术中的模拟方法和计算方法。

第三步骤S3：设定光学临近修正的最大修正次数以及最大容许误差，而且设定第一参数的权重因子W_Ｅ、第二参数的权重因子，W_Ｍ、以及第三参数的权重因子W_Ｓ；

第四步骤S4：根据第一参数的当前值进行修正（具体地说，第一次修正时，第一参数的当前值为初始值EPE₀；随后修正时，第一参数的当前值为更新的第一参数值EPE₁），得到修正后的图形（版图图形），并且重新计算以得到更新的第一参数值EPE₁、更新的第二参数值MEEF₁、以及更新的第三参数值SLOPE₁，并且将更新的第一参数值EPE₁设定为第一参数的当前值；随后，根据下述公式计算出修正后的综合误差Cindex₁：

Cindex₁=W_Ｅ*EPE₁＋W_Ｍ*（MEEF₁／MEEF₀）＋W_Ｓ*（SLOPE₀／SLOPE₁）；

第五步骤S5：判断修正后的综合误差Cindex₁是否不大于最大容许误差，而且判断第四步骤S4被执行的次数是否等于或者大于最大修正次数；

在第五步骤S5的判断结果是修正后的综合误差Cindex₁大于最大容许误差、而且第四步骤S4被执行的次数小于最大修正次数时（即，第一条件“修正后的综合误差Cindex₁不大于最大容许误差”和第二条件“第四步骤S4被执行的次数等于或者大于最大修正次数”都不成立时），重新执行第四步骤S4和第五步骤S5。

在第五步骤S5的判断结果是修正后的综合误差Cindex₁不大于最大容许误差、或者第四步骤S4被执行的次数等于或者大于最大修正次数时（即，第一条件“修正后的综合误差Cindex₁不大于最大容许误差”和第二条件“第四步骤S4被执行的次数等于或者大于最大修正次数”之一成立时），结束光学临近修正。

由此可以看出，直到综合误差在设定的容许范围内停止光学临近修正OPC修正；如果综合误差未达到设定的容许误差范围而修正次数已经达到最大值，光学临近修正OPC修正也自动停止。与传统的基于模型的光学临近修正OPC方法相比，本发明的光学临近修正OPC引入了综合误差Cindex₁,而不是只看EPE的结果。

需要说明的是，在本发明的上述实施例中，虽然设定了第一条件“修正后的综合误差Cindex₁不大于最大容许误差”和第二条件“第四步骤S4被执行的次数等于或者大于最大修正次数”这两个条件，但是可以仅仅设定一个判断条件。即：

（1）第五步骤可仅仅判断修正后的综合误差Cindex₁是否不大于最大容许误差；此后，在第五步骤S5的判断结果是修正后的综合误差Cindex₁大于最大容许误差时，重新执行第四步骤S4和第五步骤S5；在第五步骤S5的判断结果是修正后的综合误差Cindex₁不大于最大容许误差时，结束光学临近修正。在此情况下，无需设置最大容许误差。

（2）第五步骤可仅仅判断第四步骤S4被执行的次数是否等于或者大于最大修正次数；在第四步骤S4被执行的次数小于最大修正次数时，重新执行第四步骤S4和第五步骤S5；在第四步骤S4被执行的次数等于或者大于最大修正次数时，结束光学临近修正。在此情况下，无需设置最大修正次数。

采用本发明提供的方法进行光学临近修正OPC处理综合考虑了掩模版尺寸偏差以及微影过程偏焦对最终硅片图形尺寸的影响；其中在考虑光学临近修正OPC准确性的情况下，兼顾部分工艺条件变动对最终成像结果的影响，从而在光学临近修正OPC准确性和工艺宽度上达到某种平衡。在MEEF或者阱深成为重要影响因素的情况下，可以调整W_Ｍ，W_Ｓ权重因子来改变光学临近修正OPC结果，使得光学临近修正OPC结果能有更好的工艺窗口。当然在MEEF和阱深不会成为决定因素的情况下，也可以减少比重因子，光学临近修正OPC结果更偏向于传统的光学临近修正OPC方法。

应用同一个光学临近修正OPC模型而采取不同的修正方法，会得到不同的光学临近修正OPC结果，如图8的光学临近修正OPC结果第一OPC-A和图9的光学临近修正OPC结果第二OPC-B所示，但是只要光学临近修正OPC修正过程合理，最终都可以得到合理符合要求的EPE，光学临近修正OPC后的模拟结果能够较好的与目标图形一致，如与图8对应的图10的目标图形以及与图9对应的图11的目标图形所示。

分别设定EPE，MEEF和slop的权重因子W_Ｅ=0.3，W_Ｍ=0.3，W_Ｓ=0.4，计算两种光学临近修正OPC结果在目标线段LE的综合误差：

光学临近修正OPC-A:Cindex=0.3*1+0.3*（5/3）+0.4*（1.917/1.727）=1.24

光学临近修正OPC-B:Cindex=0.3*1+0.3*（4.5/3）+0.4*（1.917/1.935）=1.14

两种光学临近修正OPC结果在目标线段LE的EPE相同，但是光学临近修正OPC-B的版图的MEEF更小，影像光强斜率也更大，所以综合误差也相对较小。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种改善工艺窗口的光学临近修正方法，其特征在于包括：

第一步骤，用于输入目标图形，并对目标图形边进行切割，并指定切割线段；

第二步骤，用于在未进行光学临近修正情况下模拟目标图形，并计算第一参数的初始值EPE₀、第二参数的初始值MEEF₀、和第三参数的初始值SLOPE₀，并且将第一参数的初始值EPE₀设定为第一参数的当前值；

第三步骤，用于设定光学临近修正的最大修正次数以及最大容许误差，而且设定第一参数的权重因子W_Ｅ、第二参数的权重因子，W_Ｍ、以及第三参数的权重因子W_Ｓ；

第四步骤，用于根据第一参数的当前值进行修正，得到修正后的图形，并且重新计算以得到更新的第一参数值EPE₁、更新的第二参数值MEEF₁、以及更新的第三参数值SLOPE₁，并且将更新的第一参数值EPE₁设定为第一参数的当前值；随后，根据下述公式计算出修正后的综合误差Cindex₁：

Cindex₁=W_Ｅ*EPE₁＋W_Ｍ*（MEEF₁／MEEF₀）＋W_Ｓ*（SLOPE₀／SLOPE₁）。

2.根据权利要求1所述的改善工艺窗口的光学临近修正方法，其特征在于还包括：第五步骤，用于判断修正后的综合误差Cindex₁是否不大于最大容许误差，而且判断第四步骤被执行的次数是否等于或者大于最大修正次数；

在第五步骤的判断结果是修正后的综合误差Cindex₁大于最大容许误差、而且第四步骤被执行的次数小于最大修正次数时，重新执行第四步骤和第五步骤；并且

在第五步骤的判断结果是修正后的综合误差Cindex₁不大于最大容许误差、或者第四步骤被执行的次数等于或者大于最大修正次数时，结束光学临近修正。

3.根据权利要求1所述的改善工艺窗口的光学临近修正方法，其特征在于还包括：第五步骤，用于判断修正后的综合误差Cindex₁是否不大于最大容许误差；

在第五步骤的判断结果是修正后的综合误差Cindex₁大于最大容许误差时，重新执行第四步骤和第五步骤；并且在第五步骤的判断结果是修正后的综合误差Cindex₁不大于最大容许误差、或者第四步骤被执行的次数等于或者大于最大修正次数时，结束光学临近修正。

4.根据权利要求1所述的改善工艺窗口的光学临近修正方法，其特征在于还包括：第五步骤，用于判断第四步骤被执行的次数是否等于或者大于最大修正次数；

在第五步骤的判断结果是第四步骤被执行的次数小于最大修正次数时，重新执行第四步骤S4和第五步骤；并且在第五步骤的判断结果是第四步骤被执行的次数等于或者大于最大修正次数时，结束光学临近修正。

5.根据权利要求1至4之一所述的改善工艺窗口的光学临近修正方法，其特征在于，第一参数表示模拟轮廓与目标图形之间在指定的切割线段上的偏差值，第二参数表示单位掩模版尺寸变化对硅片尺寸变化的影响，第三参数表示光强分布曲线斜率；这个步骤可以采用现有技术中的模拟方法和计算方法。

6.根据权利要求1至4之一所述的改善工艺窗口的光学临近修正方法，其特征在于，在第一步骤中根据指定的规则对目标图形边进行切割。

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